返驰式电源供应器及其控制电路与控制方法_3

文档序号:9329945阅读:来源:国知局
出电压纹波的步骤包括:于该返驰式电源供应器操作于该QR操 作模式时,产生一 QR感知讯号;根据该PWM频率,而产生一周期长度讯号;根据该QR感知讯 号与该周期长度讯号,而产生一调整讯号;根据一参考电压与该电压感测讯号,产生一放大 讯号;以及根据该放大讯号与该电流感测讯号,产生该PWM讯号;其中,根据该调整讯号,调 整该误差放大器电路的一补偿电阻值或一补偿电容值,以适应性调整该误差放大器电路的 该操作频宽,进而补偿该输出电压纹波。
[0045] 在其中一种较佳的实施例中,根据该PffM频率,而适应性调整该误差放大器电路 的该操作频宽,以补偿该输出电压纹波的步骤包括:于该返驰式电源供应器操作于该QR操 作模式时,产生一 QR感知讯号;根据该PWM频率,而产生一周期长度讯号;根据该QR感知讯 号与该周期长度讯号,而产生一调整讯号;根据一参考电压与该电压感测讯号,产生一放大 讯号;以及根据该放大讯号与该电流感测讯号,产生该PWM讯号;其中,根据该调整讯号,调 整该误差放大器电路的一补偿电阻值或一补偿电容值,以适应性调整该误差放大器电路的 该操作频宽,进而补偿该输出电压纹波。
[0046] 在其中一种较佳的实施例中,根据该PffM频率,而适应性调整该误差放大器电路 的该放大器增益,以补偿该输出电压纹波的步骤包括:于该返驰式电源供应器操作于该QR 操作模式时,产生一 QR感知讯号;根据该PWM频率,而产生一周期长度讯号;根据该QR感知 讯号与该周期长度讯号,而产生一放大器增益调整讯号;根据该放大器增益调整讯号,调整 该放大器增益;根据一参考电压、该电压感测讯号、与该放大器增益,产生一放大讯号;以 及根据该放大讯号与该电流感测讯号,产生该PffM讯号。
[0047] 下面通过具体实施例详加说明,当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其 所达成的功效。
【附图说明】
[0048] 图1A-1D显示本发明的第一个实施例;
[0049] 图2A-2B显示本发明的第二个实施例;
[0050] 图3A-3B显示本发明的第三个实施例;
[0051] 图4A-4B显示本发明第四个实施例;
[0052] 图5显示本发明第五个实施例。
[0053] 图中符号说明
[0054] 10整流电路
[0055] 100返驰式电源供应器
[0056] 103功率级电路
[0057] 105,205,305 控制电路
[0058] 107电流感测电路
[0059] 109电压感测电路
[0060] 1051,2051,3051 QR 控制电路
[0061] 1053,2053,3053 频率侦测电路
[0062] 1055,2055增益控制电路
[0063] 1057,2057 比较电路
[0064] 1059, 2059, 3059 PffM 讯号产生电路
[0065] 1061,2061频率加权电路
[0066] 1063,2063 计算电路
[0067] 3052误差放大器电路
[0068] 4051电压电流转换电路
[0069] 4052电流电压转换电路
[0070] 4054电阻电路
[0071] 4055电流镜电路
[0072] 5051频宽控制电路
[0073] 5053,7053 放大电路
[0074] 5055补偿电阻电路
[0075] 5057补偿电容电路
[0076] 7051放大器增益控制电路
[0077] I. 1T0, I. 2T0, I. 3T0预设周期长度讯号
[0078] Al, A2差动放大器电路
[0079] Cl 电容
[0080] COMP放大讯号
[0081] CS电流感测讯号
[0082] CS'电流指示讯号
[0083] CS_TH预设临界值
[0084] CS_TH' 临界值
[0085] DRV驱动电路
[0086] FB电压感测讯号
[0087] GATE操作讯号
[0088] GND接地电位
[0089] la, la',Ib,Ib' 电流
[0090] PS功率开关
[0091] Q0,Q1,Q2 信道讯号
[0092] QQ1,QQ2,QQ3 调整讯号
[0093] R0, Rl, R2, R3, R4, R5, R6 电阻
[0094] REF参考电位
[0095] SWl, SW2 晶体管
[0096] T周期长度讯号
[0097] Vac交流电压
[0098] Vin输入电压
[0099] Vout输出电压
[0100] VREF参考电压
[0101] Wl主要绕组
[0102] W2次要绕组
[0103] W3第三绕组
【具体实施方式】
[0104] 请参阅图1A-1D,显示本发明的第一个实施例。如图IA所示,交流电压Vac经由整 流电路10整流后,产生输入电压Vin。整流电路10例如为桥式整流电路。返驰式电源供应 器100利用其中的功率级电路103接收输入电压Vin,并将其转换为输出电压Vout。其中, 返驰式电源供应器100包含前述功率级电路103、控制电路105、电流感测电路107、与电压 感测电路109。功率级电路103根据脉宽调变(pulse width modulation, PffM)讯号所产生 的操作讯号GATE,操作其中功率开关PS,以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。电压感 测电路109与功率级电路103耦接,根据输出电压Vout,产生电压感测讯号FB。电流感测 电路107与功率级电路103耦接,根据流经功率开关PS的开关电流,产生电流感测讯号CS。 控制电路105与功率级电路103、电压感测电路109、与电流感测电路107耦接,根据电流感 测讯号CS与电压感测讯号FB,产生PffM讯号,并根据PffM讯号,产生操作讯号GATE,以操作 功率开关PS,而将输入电压Vin转换为输出电压Vout。功率级电路103包括变压器电路与 功率开关PS。变压器电路具有主要绕组Wl与次要绕组W2。其中,次要绕组W2电连接至参 考电位REF,而主要绕组Wl与电压感测电路109中的第三绕组W3耦接至接地电位GND。电 压感测电路109根据第三绕组W3感应次要绕组W2产生的输出电压Vout,产生电压感测讯 号FB。在本实施例中,电压感测电路109包括第三绕组W3 ;但在实际电路中,第三绕组W3 可位于功率级电路103中的变压器电路,为了说明方便,将第三绕组W3视为电压感测电路 109的一部分。
[0105] 在本实施例中,当返驰式电源供应器100操作于准谐振(quasi-resonant, QR)操 作模式,控制电路105根据电压感测讯号FB示意输出电压Vout零电压交越(zero voltage crossing,ZVC)时,而决定功率开关PS导通的时点,并根据电流感测讯号CS、PffM讯号的 PffM频率、与预设临界值CS_TH,而决定功率开关PS不导通的时点。其中,输出电压Vout零 电压交越(ZVC),示意输出电压Vout自非零位准变为零位准,此为本领域技术人员所熟知, 在此不予赘述。此外,PWM讯号及其PWM频率、CCM、DCM、与QR操作模式亦为本领域技术人 员熟知,在此不予赘述。本实施例与现有技术其中一个不同之处在于,在本实施例中,控制 电路105根据PffM频率,而适应性调整功率开关PS的导通期间,或适应性调整控制电路105 中,误差放大器电路(未示出,于后详述)的操作频宽(bandwidth)或放大器增益,以补偿 输出电压纹波。
[0106] 在本实施例中,当返驰式电源供应器100操作于QR操作模式,控制电路105根据 PffM频率,而适应性调整功率开关PS的导通期间,或适应性调整操作频宽,以改变电流感 测讯号CS的电流感测讯号峰值,进而维持返驰式电源供应器100的输入功率为固定,并符 合:
[0107]
[0108] 其中,P为输入功率,fs为PffM频率,Lm为一次侧电感值,Vcs为电流感测讯号峰 值,Rcs为电流感测电路107的电阻值。举例而言,当PffM频率fs下降时,适应性调整功率 开关PS的导通期间,或适应性调整操作频宽,以改变电流感测讯号CS的电流感测讯号峰值 Vcs,使电流感测讯号峰值Vcs的平方与PffM频率fs的乘积维持固定,而补偿输出电压纹 波。
[0109] 此外,控制电路105在根据PffM频率,而适应性调整功率开关PS的导通期间方式 中,例如以下列其中至少一种方式调整:
[0110] (1)根据PffM频率,适应性调整预设临界值CS_TH而产生临界值CS_TH',并于电流 感测讯号CS达到临界值CS_TH'时,调整PffM讯号,使功率开关PS不导通;
[0111] (2)根据PffM频率与电流感测讯号CS,产生电流指示讯号CS',于电流指示讯号 CS'达到预设临界值CS_TH时,调整PffM讯号,使功率开关PS不导通。
[0112] 上述两种方式将于后详述。
[0113] 如图IB所示,在本实施例中,控制电路105例如但不限于包括:QR控制电路1051、 频率侦测电路1053、增益控制电路1055、比较电路1057、以及PffM讯号产生电路1059。QR 控制电路1051与电压感测电路109耦接,于输出电压Vout发生ZVC时,产生设定讯号,且于 返驰式电源供应器100操作于QR操作模式时,产生QR感知讯号。频率侦测电路1053根据 PffM频率,而产生周期长度讯号T,其中,周期长度讯号T例如正比于PffM频率的倒数。增益 控制电路1055与QR控制电路1051及频率侦测电路1053耦接,根据QR感知讯号、周期长 度讯号T、及预设临界值CS_TH,产生临界值CS_TH'。比较电路1057与增益控制电路1055 及电流感测电路107耦接,并比较电流感测讯号CS与临界值CS_TH',而产生重置讯号。PffM 讯号产生电路1059,与比较电路1057及QR控制电路1051耦接,用以根据设定讯号与重置 讯号,产生PWM讯号。PWM讯号产生电路1059例如但不限于如图所示的SR正反器,其为本 领域技术人员所熟知,在此不予赘述。如图所示,控制电路105例如更包括驱动电路DRV, 以将PffM讯号转换为操作讯号GATE。其中,控制电路105例如包括一芯片,则驱动电路DRV 可以设置于此芯片中或此芯片外。
[0114] 如图IC所示,在本实施例中,增益控制电路1055例如但不限于包括频率加权电路 1061与计算电路1063。频率加权电路1061与QR控制电路1051及频率侦测电路1053耦 接,根据QR感知讯号、PWM讯号、及周期长度讯号T,产生频率加权讯号。计算电路1063与 频率加权电路1061耦接,根据预设临界值CS_TH与频率加权讯号,产生临界值CS_TH'。如 图所示,频率加权电路1061例如具有多个串连的电阻R0、RU与R2,并通过多个信
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